DE29902358U1

DE29902358U1 - Längenmeßgerät

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Publication number: DE29902358U1
Application number: DE29902358U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 1999-05-06
Anticipated expiration: 2009-02-12

Description

BUSE · MENTZEL · LUÜtfWlÖ Patentanwälte

Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Dipl.-Phys. Buse

Postfach 201462 Kleiner Werth 34

D-42214 Wuppertal D-42275 Wuppertal

76 Wuppertal, 09.02.1999

Kennwort: &ldquor;digitaler Zollstock"

Eckhard Kukatsch, Im Dahl 1, 58579 Schalksmühle

Längenmeßgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Längenmeßgerät der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art. Derartige Meßgeräte finden in unterschiedlichen technischen Bereichen Anwendung. Als ein mechanisches Beispiel sei der sog. Kartenleser genannt, bei dem eine auszumessende Wegstrecke auf einer Landkarte mit einem einzelnen, möglichst kleinen Rad schlupffrei abgefahren wird, wobei seine Drehung auf einen mechanischen Zeiger, der mehrere unterschiedliche Skalen überstreicht, übertragen wird. Die ausgemessene Wegstrecke kann an der Stellung des Zeigers abgelesen werden, wobei durch die unterschiedlichen Skalen verschiedene Maßstäbe berücksichtigt werden können. Neuerdings sind derartige Geräte auch in elektronischen Ausführungsformen erhältlich.

Eine weitere Anwendung solcher Meßgeräte findet sich in den Tachometern bzw. Kilometerstandsanzeigern von Kraftfahrzeugen, Krafträdern und Fahrrädern. Hierbei wird die Umdrehung eines Rades z. B. dadurch gemessen, daß ein am Rad befestigter Permanentmagnet einmal pro Umdrehung in geringem Abstand an einem Magnetschalter oder einer Induktionsspule

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Buse »IMenlzef 4 Ludawig*

vorbeigeführt wird, wobei vom Detektor dann ein elektrisches Signal an eine elektronische Zähleinheit weitergegeben wird.

Derartige Vorrichtungen eignen sich jedoch nicht für die exakte Ausmessung von Räumen, wie sie etwa zur Berechnung von benötigten Tapeten oder Farbmengen bzw. zum exakten Zuschneiden von Leisten, Balken, etc. erforderlich ist. Dies hat mehrere Gründe. Meßgeräte von der Art eines Kartenlesers sind auf das exakte Abfahren kleiner und unter Umständen sehr verschlungene Strukturen optimiert. Das zur exakten Ausmessung eines Raumes notwendige Spurhalten über etliche Meter ist mit solchen Geräten nicht möglich. Varianten nach Art der oben genannten Kilometerzähler bringen weiter das Problem mit sich, daß die Genauigkeit der Messung auf einen Radumfang begrenzt ist. Dies ist bei der Ausmessung von Räumen, wo zum Teil millimetergenaue Messungen erforderlich sind, nicht akzeptabel.

Zur Vermessung von Räumen bedient man sich daher außer des alt hergebrachten Zollstockes komplizierter Vorrichtungen auf Basis von Laseroder Ultraschallmessungen. Derartige Geräte sind in der Regel sehr teuer, kompliziert in der Bedienung und störungsanfällig. Darüber hinaus bieten sie zwar theoretisch sehr hohe Genauigkeiten, die jedoch durch die Notwendigkeit der Positionierung von Sendern, Empfängern und Reflektoren, die nur in nicht genau definierbaren Abständen zu den Wänden erfolgen kann, zunichte gemacht wird.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät zur Verfugung zu stellen, das sich in besonderer Weise für die bequeme Ausmessung von Räumen eignet, wobei insbesondere Wert gelegt wird auf die exakt geradlinige Messung der Distanz zweier Punkte, die mehrere Meter voneinander entfernt sein können, wobei die Meßgenauigkeit besser als wenige Millimeter sein sollte.

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung ergibt sich aus dem bei anderen Vorrichtungen üblichen Nachteil, daß die gemessenen Werte in der Regel zu einem zentralen Speicher übertragen werden müssen. Dieser zentrale Speicher ist im einfachsten Fall als Blatt Papier gestaltet, auf den die gemessenen Werte notiert werden, kann aber auch so kompliziert sein wie ein tragbarer Computer mit CAD-Programm, in welches die gemessenen Werte einzugeben sind. Der Arbeitsablauf geht in jedem Fall in der Reihenfolge Messen Ablesen - Übermitteln - Eingeben vor sich. Dies erfordert insbesondere beim Ausmessen von Räumen, Decken oder Dachkonstruktionen in der Regel zwei Arbeitskräfte, wobei derjenige, der die Messung vornimmt, mit den drei erstgenannten Arbeitsschritten vollauf ausgelastet ist, da oft persönliche Sicherungsmaßnahmen auf Leiter oder Gerüst erforderlich sind, die ein Notieren oder Eingeben verhindern.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Längenmeßgerät der oben genannten Art zur Verfugung zu stellen, wobei der Übertragungsweg von der Messung zum zentralen Speicher von einer einzelnen Person in Einhandbedienung ohne Gerätewechsel erfolgen kann.

Diese Aufgaben werden gelöst durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 2. Diesen kommen die folgenden besonderen Bedeutungen zu:

Das Meßgerät ist im wesentlichen quaderförmig ausgestaltet, was der im allgemeinen rechtwinkligen Gestaltung von Räumen entspricht. Das Gerät weist an mindestens einer Fläche Laufräder und/oder -walzen auf, die derart angeordnet sind, daß die Rollbewegung ohne mutwillige Einwirkung von Seitenkräften im wesentlichen gradlinig verläuft. Dies ist insbesondere bei großen, schlecht zugänglichen Meßobjekten nützlich, wenn das Meßgerät ohne

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saubere Führung von außen nur mittels einer Verlängerung wie z.B. einer Stange im wesentlichen eigenständig Spur halten muß.

Es ist eine elektronische Zählvorrichtung vorgesehen, welche jeweils Bruchteile von Radumdrehungen zählt und digitalisiert. Eine Anzeige kann direkt die Zählimpulse oder eine geeignete hieraus errechnete Größe in einem Anzeigefeld anzeigen.

Die Meßwerte sind hierzu einzeln oder zu mehreren zwischenzuspeichern.

Die zweitgenannte Aufgabe wird durch ein Längenmeßgerät der oben genannten Art gelöst, das zusätzlich mit einer berührungsfrei arbeitenden Schnittstelle ausgestattet ist, die eine berührungsfreie Datenübertragung zu einem vorzugsweise tragbaren Computer ermöglicht.

Als Zählvorrichtung kommt insbesondere eine Lochteilerscheibe in Frage, welche auf einer Achse mit einem der Laufräder bzw. einer der Laufwalzen rotiert. Die Lochteilerscheibe, die vorzugsweise rund ausgestaltet ist, weist nahe ihres äußeren Umfanges gleichgeformte Durchbrüche in wohldefinierten Abständen zueinander auf. Einerseits der Lochscheibe ist eine Leuchtquelle, vorzugsweise eine Leuchtdiode (LED), vorgesehen, deren Licht, sobald es durch einen der Durchbrüche hindurchscheint, von einem andererseits der Lochscheibe angeordneten Photodetektor, vorzugsweise einer Photodiode, registriert wird. Wird mit dem Längenmeßgerät eine auszumessende Strecke abgefahren, fahren abwechselnd Durchbrüche und nicht durchbrochene Bereiche der Lochscheibe durch den Zwischenraum zwischen Photo- und Leuchtdiode hindurch. Das Signal, das der Detektor registriert, ist somit eine Folge von Lichtpulsen, die einzeln von einer angeschlossenen Zähleinheit gezählt werden können. Die Meßgenauigkeit des Instrumentes hängt wesentlich von der Anzahl der Durchbrüche in der Lochscheibe ab.

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Als berührungsfreie Schnittstelle bietet sich insbesondere eine Infrarot-Schnittstelle an, welche auf Befehl des Benutzers, z.B. auf Knopfdruck, den zwischengespeicherten Wert, bzw. die zwischengespeicherten Werte zu einem vorzugsweise tragbaren Computer überträgt, auf den ein entsprechendes Erfassungsprogramm installiert ist. Die Daten können als Rohdaten, also als reine Zähleinheiten, übertragen werden, vorzugsweise jedoch in Form eines berechneten Längenmaßes.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen, der speziellen Beschreibung sowie den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Längenmeßgerätes

Fig. 2 beispielhafte Unteransicht des erfindungsgemäßen Längenmeßgerätes

Fig. 3 Lochscheibe

Fig. 4 schematische Darstellung der Detektoreinheit

Fig. 5 Detailansicht einer zusätzlichen Meßeinheit für kurvige Meß strecken.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Längenmeßgerätes 10. Das Gerät ist insgesamt quaderförmig ausgestaltet. Dies ist von besonderem Vorteil, da die meisten Räume rechtwinklig

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ausgestaltet sind. So lassen sich die geraden Flächen leicht an Kanten und Vorsprüngen der Wände anlegen, was ein leichteres Spurhalten beim Meßvorgang ermöglicht. Für Rundungen, wie sie etwa in Hohlkehlen auftreten, oder beim Vermessen einer Strecke über nicht rechte Winkel, kann eine vorzugsweise vorhandene, zusätzliche, ausklappbare Meßvorrichtung 30 genutzt werden, von der eine besondere Ausführungsform weiter unten detailliert beschrieben wird.

Figur 1 zeigt weiter eine Anzeigeeinheit 25 sowie Bedienelemente 24. Die Anzahl und Ausgestaltung der Bedienelemente 24 kann je nach Funktionalität des Meßgerätes 10 variieren.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist an einer der Quaderflächen, vorzugsweise an der Stirnfläche eine Infrarot-Schnittstelle 40 zur berührungslosen Datenübertragung vorgesehen.

Figur 2 zeigt eine Unteransicht des erfindungsgemäßen Meßgerätes 10. Wesentlich ist dabei, daß die Laufräder 11 so angeordnet sind, daß ein leichtes Spurhalten beim Abfahren der zu vermessenden Strecke ermöglicht wird. Das Meßgerät 10 ist vorzugsweise so ausgelegt, daß es ohne zusätzliche Stütze stabil allein auf seinen Laufrädern 11 stehen kann. Dies setzt einen Bodenkontakt an mindestens drei Punkten voraus. In der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform wird dies durch drei einzelne Laufräder 11 realisiert, von denen zwei durch eine Achse 12 verbunden sind. Allerdings wird die grundlegende Funktionalität auch durch eine Ausführungsform mit nur zwei Laufrädern 11 gewährleistet. Auch die Anwendung von wenigstens einer Laufwalze anstelle von zwei Laufrädern mit gleicher geometrischer Drehachse ist denkbar. In einer anderen, in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform sind wenigstens zwei Laufräder, die in der selben Ebene rotieren, über eine Kette oder einen Riemen miteinander verbunden. Auch dies kann das

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Spurhalten erleichtern und unterstützt überdies eine schlupffreie Drehbewegung.

Die Schlupffreiheit ist für die Meßgenauigkeit von wesentlicher Bedeutung. Sie kann im Fall von Laufrädern 11 oder -walzen durch die Materialwahl, vorzugsweise eine Kunststoffmischung mit guten Hafteigenschaften, erzielt werden. Zum anderen besteht auch die Möglichkeit der Verwendung eines harten, abriebfreien Materials wie z.B. Metall und der zusätzlichen Verwendung von reifenartigen Radummantelungen aus gut haftendem Gummi oder Kunststoff. Diese Variante hat den Vorteil, daß der Gesamtdurchmesser der Räder durch Verschleiß nicht reduziert wird, was eine erneute Eichung des Meßgerätes erforderlich machen würde. Die in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 20 versehene Detektoreinheit ist in den Figuren 3 und 4 in ihren Einzelteilen detailliert dargestellt.

Vorzugsweise ist eine Lochscheibe 21 auf einer Achse mit mindestens einem Laufrad 11 angeordnet, so daß eine Drehbewegung synchron zu diesem mindestens einen Laufrad 11 gewährleistet ist. Die Lochscheibe 21 hat einen im wesentlichen runden Grundkörper mit uniform gestalteten Durchbrüchen 211, die in regelmäßigen Abständen nahe des Scheibenumfanges angeordnet sind. Die Meßgenauigkeit des Instrumentes hängt wesentlich von der Anzahl der Durchbrüche 211 und somit indirekt auch vom Durchmesser der Lochscheibe 21 ab.

Die Funktionsweise der Detektoreinheit 20 mit Lochscheibe 21 wird in Figur 4 verdeutlicht. Einerseits der rotierenden Lochscheibe 21 ist eine Lichtquelle, vorzugsweise eine LED 22 angeordnet, deren Licht je nach momentaner Winkellage der Lochscheibe 21 durch einen der Durchbrüche 211 fällt oder vom Grundkörper der Lochscheibe 21 abgeblockt wird. Die Dimensionen von LED 22 und Durchbrüchen 211 ist so zu gestalten, daß zu einem Zeitpunkt

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Licht der LED 22 nur durch höchstens einen Durchbruch 211 hindurch eine auf der gegenüberliegenden Seite der Lochscheibe 21 angeordnete Photodiode 23 erreicht. Beim Abfahren einer zu vermessenden Strecke, also bei Rotation der Lochscheibe 21 detektiert die Photodiode 23 ein pulsförmiges Lichtsignal. Das pulsförmige Ausgangssignal der Photodiode kann auf einfache Weise einer digitalen Zähleinheit als Eingangssignal zugeführt werden. Die Anzahl der während des Abfahrens der zu vermessenden Strecke gezählten Pulse können direkt auf der Anzeigeeinheit 25 dargestellt werden oder aber zuvor einer digitalen Recheneinheit zugeführt werden, die unter Berücksichtigung von Laufraddurchmesser und Anzahl der Durchbrüche 211 in der Lochscheibe 21 ein geeignetes Längenmaß errechnet. Welche spezielle Maßeinheit bei der Anzeige zu verwenden ist, und wie die Eichung des Meßgerätes erfolgt, hängt ausschließlich von der inneren Schaltung der digitalen Bausteine bzw. der Programmierung eines in speziellen Ausführungsformen vorgesehenen Mikroprozessors ab. Hier bietet der Stand der Technik der Digitalelektronik und Programmierung eine breite Palette an Gestaltungsmöglichkeiten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Berechnung der vermessenen Strecke auch die Länge des Meßgerätes 10 an sich berücksichtigt wird. Dies trägt dem Umstand Rechnung, daß insbesondere in Räumen die zu vermessende Strecke meist von einem vorderen und hinteren Anschlag begrenzt ist, so daß theoretisch nur ein Meßgerät von verschwindenden räumlichen Dimensionen die Gesamtstrecke abfahren kann. Da dies praktisch unmöglich ist, ist es sinnvoll, die tatsächliche Länge des Meßgerätes in die Berechnung mit einzubeziehen.

Die in Figur 4 gezeigte Detektoreinheit stellt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform mit zwei Photodioden 23 dar. Auf diese Weise wird dasselbe gepulste Signal von zwei Photodioden 23a und 23b mit leichter zeitlicher Versetzung aufgenommen. Auf diese Weise ist es möglich, zusätzlich zu der

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absolut zurückgelegten Wegstrecke die Bewegungsrichtung zu detektieren. Diese Information kann in Form einer Vorzeichenumkehr in die Berechnung der anzuzeigenden Größe aufgenommen werden.

Vorzugsweise wird die berechnete Größe zusätzlich zur Anzeige in einem Pufferspeicher zwischengespeichert. Dieser Speicher kann so ausgestaltet sein, daß nur eine einzige oder aber mehrere, hintereinander gemessene Größen darin zwischengespeichert werden können. Durch Betätigung eines Bedienungselementes 24 kann der Inhalt des Puffers über eine Infrarotschnittstelle 40 zu einem vorzugsweisen tragbaren Computer übertragen werden.

All diese Funktionen lassen sich ohne weiteres einhändig ausführen, was eine Vermessung auch solcher Strukturen durch eine einzelne Person zuläßt, die nur schwierig, z. B. über Leitern oder Gerüste zugänglich sind. Die zweite Hand bleibt für persönliche Sicherungsmaßnahmen frei.

Wie bereits erläutert, liegen die wesentlichen Vorteile der vorliegenden Erfindung in der einhändigen Bedienbarkeit sowie in ihrer Eignung, lange, gerade Strecken zu vermessen. Andererseits treten in vielen Räumen z.B. in Hohlkehlen oder bei Vorsprüngen Strukturen auf, die ein filigraneres Messen erfordern. Daher weist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßgerätes 10, wie sie etwa in Figur 5 dargestellt ist, eine zusätzliche Meßeinheit 30 für derartige Strukturen auf. Sie besteht vorzugsweise aus zwei klappbaren Schenkeln 32, an deren vorderen Ende ein kleines, einzelnes Laufrad 3 3 angeordnet ist. Dieses Laufrad 33 ist über eine Übertragungseinheit wie z.B. einen Zahnriemen mit der Achse der Lochsegmentscheibe 21 verbunden. Auf diese Weise wird auch die Rotation des Laufrades 33 zur Detektoreinheit 20 übertragen. Bei entsprechend kleiner Dimensionierung ist es selbstverständlich auch möglich, die zusätzliche

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Meßeinheit 30 mit einer eigenen Detektor- und/oder Anzeigeeinheit zu versehen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zusätzliche Meßeinheit 30 vollständig in einer Nut 31 des Meßgerätes 10 versenkbar ist. In dieser Ruhelage stört sie nicht bei Messungen, bei denen von der Quaderform des Gerätes 10 Gebrauch gemacht wird. In ihrer Arbeitslage ist die Einheit 30 vorzugsweise festlegbar, z.B. rastbar.

Für schwer zugängliche Bereiche, wie z.B. hohe Zimmerdecken, kann es sinnvoll sein, das Meßgerät 10 mit einem ggf. mit einem Gelenk versehenen Ansatzstutzen für einen Führungsstab zu versehen.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen lediglich vorteilhafte Beispiele des erfindungsgemäßen Meßgerätes darstellen, die jedoch den Schutzbereich in keiner Weise einschränken sollen.

BUSE MENTZEL LUDEWlG* Patentanwälte

Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Dipl.-Phys. Buse

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Bezugszeichenliste:

10 Meßgerät

11 Laufrad

12 Achse

20 Detektoreinheit

21 Lochscheibe 211 Durchbruch

22 Leuchtdiode 23a Photodiode 23b Photodiode

24 Bedienelement

25 Anzeigeeinheit

30 zusätzliche Meßeinheit

31 Nut

32 Schenkel

33 Laufrad

34 Zahnriemen

40 Infrarot-Schnittstelle

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Claims

1. Längenmeßgerät zur Messung einer Weglänge zwischen zwei Punkten auf einer Oberfläche, wobei mindestens ein Laufrad den auszumessenden Weg möglichst ohne Schlupf abfährt und eine Zählvorrichtung die Änderung einer Größe, die ein Maß für die Umdrehungen des mindestens einen Laufrades darstellt, aufnimmt und mit oder ohne weitere Transformation anzeigt,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Meßgerät in Form eines Quaders ausgestaltet ist und auf Laufrädern und/oder -walzen rollbar ist, wobei eine elektronische Zählvorrichtung Bruchteile der Umdrehungen mindestens eines Pvades oder mindestens einer Walze zählt und digitalisiert und eine Anzeigevorrichtung eine hierzu proportionale und von einer digitalen Verrechnungseinheit errechnete Größe in einem Anzeigefeld angezeigt, wobei eine digitale Speichereinheit den angezeigten oder einen hierzu äquivalenten Wert temporär zwischenspeichert.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischengespeicherte Wert über eine berührungsfrei arbeitende Schnittstelle zu einem Computer übertragbar ist.

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3. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung eine Lochscheibe aufweist, deren Löcher in gleichmäßigen Winkelabständen angebracht sind, wobei einerseits der Lochscheibe eine Lichtquelle angebracht ist und andererseits der Lochscheibe wenigstens ein Detektor, der das durch jeweils ein Loch der Lochscheibe fallende Licht der Lichtquelle detektiert.

4. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle als Leuchtdiode, und der Detektor als Photodiode ausgestaltet sind.

5. Meßgerät nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor als zweigeteilte oder doppelte Photodiode ausgestaltet ist.

6. Meßgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Detektors einer digitalen Verrechnungseinheit als Eingangssignal dient, welche unter Berücksichtigung des Umfanges des Rades und der Teilung der Lochscheibe im wesentlichen die von dem Rad schlupffrei abgefahrene Weglänge errechnet.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Verrechnungseinheit zur Bestimmung der Rollrichtung die Reihenfolge der Signale berücksichtigt, die von den zwei Teilen der geteilten oder doppelten Photodiode abgegeben werden.

8. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Verrechnungseinheit die errechnete Weglänge um die Länge des Meßgerätes korrigiert.

9. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Speichereinheit, mehrere nacheinander aufgenommene Meßwerte temporär speichert.

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10. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei in einer Ebene liegende Laufräder oder -walzen über ein Band, einen Riemen o.a. nach Art eines Kettenfahrzeuges verbunden sind.

11. Meßgerät nach einem der Anspüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Rad am Ende einer von einer Ruhe in eine Arbeitsstellung ausfahr- oder ausschwenkbaren Gabel vorgesehen ist, dessen Drehung zu der Zählvorrichtung übertragbar und von dieser detektierbar ist.

12. Meßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabel zumindest in ihrer Arbeitslage festlegbar, insbesondere rastbar ist.

13. Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät an wenigstens einer Seite einen Ansatzstutzen zur Aufnahme eines Führungsstabes aufweist.

14. Meßgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatzstutzen oder der Führungsstab mit einem Gelenk versehen ist.